數(shù)模轉(zhuǎn)換器R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)的靈活運用

綜上所述，當如圖2那樣使用DAC時，從VREF腳得到的是和數(shù)字輸入成線性關(guān)系的電壓直接輸出。這樣的連接方法有以下特點：

(1)VREF輸出的是一個電壓值，后級不需接運放，但是這個電路輸出電阻很大，當對輸出電阻有要求時，可以在后面加上一個同相放大或跟隨器作為緩沖。

(2)為這種接法有兩個輸入端且與地是隔離的，所以這種接法不要求DA變換模擬量，邊界必須有一個是0， 即可以在任意指定DA變換模擬正電壓的范圍，圖5是一種使用8位DAC0832實現(xiàn)的從正電壓Vmax到Vmin數(shù)模轉(zhuǎn)化的電路。

圖5 8位DAC0832示例

(3)一般DAC帶有從電流輸出腳和VREF之間的二極管， 所以這種接法不能進行負電壓值的DA變化， 即IOUT1，IOUT2端不能接負電壓。

3 DAC用做分流電阻網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)倒置R-2R 梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC的基本原理，如果兩個電流輸出端的電勢相等(例如圖1那樣后級接了運算放大器的兩個輸入端)則從i個單刀雙置開關(guān)流過的電流為從參考電壓端輸入的電流的2-i倍，且從VREF到兩個輸出端電阻為R。因此當兩個電流輸出端的電勢相等時倒置R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC可以簡化為圖6的二端口網(wǎng)絡(luò)。

圖6 兩端口網(wǎng)絡(luò)

從圖7看出DAC可以是一個數(shù)碼程控的分流器。這樣可以把圖1考慮成一個程控增益的放大器，VREF腳輸入被放大信號，放大倍數(shù)為-(D×Rfb)/(2n×R)(D是數(shù)字輸入值)。圖7是使用倒置R-2R 梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC(AD7541)作分流器實現(xiàn)的一種數(shù)字程控濾波器。

它由DAC和兩個高精度的運放實現(xiàn)。U1和電阻R1～R4構(gòu)成差分輸入的電壓控制電流源，經(jīng)DAC分流后，最后是由運放U2和電容構(gòu)成的倒向積分器。這樣構(gòu)成了傳遞函數(shù)為H(s)=1/(1+τS)，轉(zhuǎn)折頻率為1/τ的一階低通濾波器，其中τ= R2C× 2n/D 。即實現(xiàn)了由DAC數(shù)字端程控的高精度低通濾波器。

如果將電路略加改造用一個運放將輸入信號和低通信號相減(如圖7所示)可得到一個高精度的高通濾波器。

圖7 由DAC組成的數(shù)字程控濾波器

4 結(jié)論

梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC本質(zhì)上是一個阻值精確的R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)，利用梯形網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)可以非常靈活的使用梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC，在工程實際中可以收到意想不到的效果，例如本文前述部分提到的方法在實踐中體現(xiàn)出了很高的使用價值。